Con relevante aporte UdeC: Revelan primera imagen del agujero negro en el corazón de nuestra galaxia

En conferencias de prensa simultáneas en todo el mundo, incluída la sede de ALMA en Chile, un equipo internacional de astrónomas y astrónomos develó la primera imagen del agujero negro supermasivo situado en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

Este resultado proporciona evidencias contundentes de que el objeto es de hecho un agujero negro y aporta valiosas pistas sobre el funcionamiento de estos gigantes, que se piensa residen en el centro de la mayoría de las galaxias. La imagen fue producida por un equipo de investigación global llamado “Colaboración del Telescopio del Horizonte de Eventos” (Event Horizon Telescope Collaboration, EHT), utilizando observaciones de una red mundial de radiotelescopios.

La imagen ofrece finalmente el aspecto real del enorme objeto que se encuentra en el centro de nuestra galaxia. Las y los científicos ya habían estudiado estrellas orbitando alrededor de algo invisible, compacto y muy masivo en el centro de la Vía Láctea.  Estas órbitas permitían postular que este objeto, conocido como Sagitario A* o Sgr A*, es un agujero negro y la imagen publicada hoy proporciona la primera evidencia visual directa de ello.

Aunque no podemos ver el agujero negro en sí, porque es completamente oscuro, el gas resplandeciente que lo rodea tiene un indicador inequívoco: una región central oscura (llamada «sombra») rodeada por una estructura brillante en forma de anillo. La nueva imagen capta la luz curvada por la poderosa gravedad del agujero negro, cuya masa es cuatro millones de veces la de nuestro Sol.

«Lo sorprendente es lo bien que coincide el tamaño del anillo con las predicciones de la teoría de la Relatividad General de Einstein», declaró el científico del proyecto EHT Geoffrey Bower, del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sinica de Taipei. «Estas observaciones sin precedentes representan un gran paso adelante en nuestro conocimiento de lo que sucede en el centro mismo de nuestra galaxia, y ofrecen nueva información sobre cómo estos agujeros negros gigantes interactúan con su entorno». Los resultados del equipo del EHT se publican hoy en un número especial de la revista The Astrophysical Journal Letters.

Como el agujero negro está a unos 27,000 años luz de la Tierra, nos parece que tiene en el cielo el mismo tamaño que tendría una dona o rosquilla en la Luna. Para obtener su imagen, el equipo del EHT creó una red de ocho radio observatorios, anteriormente construidos con otros fines, combinados para formar un único telescopio virtual del tamaño de la Tierra [1]. El EHT observó Sgr A* durante varias noches, recopilando datos durante muchas horas seguidas, de forma similar a como una cámara fotográfica tradicional haría una imagen con un tiempo de exposición largo.

Este descubrimiento llega después de que la colaboración EHT publicara en 2019 la primera imagen de un agujero negro, conocido como M87*, en el centro de la galaxia elíptica gigante Messier 87.

Es importante destacar que Astronomía de la Universidad de Concepción en Chile es un miembro fundador del Telescopio de Horizonte de Eventos y la única universidad de centro y Sudamérica vinculada al EHT. Ha contribuido en todas las etapas del proyecto, con participación directa del postdoctorado Venkatessh Ramakrishnan y los ex postdoctorados Jay Blanchard y Nestor Lasso, como también el investigador Dr. Neil Nagar, actual Director del Departamento de Astronomía UdeC.

Nagar señala “en Astronomia UdeC estamos además jugando un papel principal, vía el Núcleo Milenio TITANs (www.titans.cl), en identificar y observar los mejores candidatos adicionales en los que el EHT puede obtener nuevas imágenes de agujeros negros (es decir, obtener imágenes 3, 4,  5 y hasta 10) en los próximos años. Estamos jugando un fuerte rol en diseñar y permitir una “nueva generación EHT”. (ng-EHT; www.ngeht.org).

Los dos agujeros negros tienen un aspecto notablemente similar, a pesar de que el del centro de nuestra galaxia es más de mil veces más pequeño y ligero que M87* [2]. «Tenemos dos tipos de galaxias completamente diferentes y dos masas de agujeros negros muy distintas, pero cerca del borde de estos agujeros negros ambos son asombrosamente similares», dijo Sera Markoff, vicepresidente del Consejo Científico del EHT y profesora de astrofísica teórica en la Universidad de Ámsterdam (Países Bajos). «Esto nos dice que la Relatividad General es las que domina estos objetos a pequeña escala, y cualquier diferencia que veamos a escalas mayores se debe a diferencias en el material que rodea a los agujeros negros».

Este logro fue considerablemente más difícil que el de M87*, a pesar de que Sgr A* está mucho más cerca de nosotros. El científico del EHT Chi-kwan (‘CK’) Chan, del Observatorio Steward y del Departamento de Astronomía y del Instituto de Ciencia de Datos de la Universidad de Arizona, en Estados Unidos, explicó: «El gas en las proximidades de los agujeros negros se mueve a la misma velocidad–casi tan rápido como la luz–alrededor de Sgr A* y M87*. Pero mientras que el gas tarda entre días y semanas en orbitar alrededor de M87*, en Sgr A* completa una órbita en cuestión de minutos. El primero es mucho mayor que el segundo. Esto significa que el brillo y la configuración del gas alrededor de Sgr A* estaba cambiando rápidamente mientras la Colaboración EHT lo observaba–un poco como tratar de obtener una foto nítida de un cachorro que da vueltas persiguiendo su cola.”

Los investigadores tuvieron que desarrollar nuevas y sofisticadas herramientas que tuvieran en cuenta el movimiento del gas alrededor de Sgr A*. Mientras que M87* era un objetivo más fácil y estable, ya que casi todas las imágenes tenían el mismo aspecto, éste no fue el caso de Sgr A*. La imagen del agujero negro Sgr A* es un promedio de las diferentes imágenes obtenidas por el equipo, revelando por fin el gigante que acecha en el centro de nuestra galaxia por primera vez.

El esfuerzo ha sido posible gracias al talento y el esfuerzo de más de 300 investigadores e investigadoras de más de 80 instituciones de todo el mundo que juntos forman la Colaboración EHT. Además de desarrollar complejas herramientas para superar los retos planteados para obtener imágenes de Sgr A*, el equipo trabajó rigurosamente durante cinco años utilizando supercomputadoras para combinar y analizar sus datos, todo ello mientras compilaban una biblioteca sin precedentes de simulaciones de agujeros negros para compararlos con las observaciones.

Los científicos están especialmente satisfechos por tener por fin imágenes de dos agujeros negros de tamaños muy diferentes, lo que ofrece la oportunidad de entender cómo se comparan y contrastan. También han comenzado a utilizar los nuevos datos para probar teorías y modelos sobre el comportamiento del gas alrededor de los agujeros negros supermasivos. Este proceso aún no se comprende del todo, pero se cree que desempeña un papel clave en la formación y evolución de las galaxias.

«Ahora podemos estudiar las diferencias entre estos dos agujeros negros supermasivos para obtener nuevas y valiosas pistas sobre el funcionamiento de este importante proceso», afirma el científico del EHT Keiichi Asada, del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sinica de Taipei. «Tenemos imágenes de dos agujeros negros, uno extremadamente grande y otro extremadamente pequeño entre los agujeros negros supermasivos del Universo, por lo que podemos ir mucho más lejos que nunca en la comprobación de cómo se comporta la gravedad en estos casos extremos».

Los avances en el EHT continúan: una gran campaña de observación en marzo de 2022 incluyó más telescopios que nunca. La continua ampliación de la red del EHT y las importantes actualizaciones tecnológicas permitirán a las y los científicos obtener más y mejores imágenes así como videos de agujeros negros en un futuro próximo.

Astronomía UdeC lo explica

A través de una serie de videos, el Dr. Rodrigo Herrera Camus, profesor de Astronomía UdeC, explica los alcances de la investigación.

1.- ¿Qué es lo descubierto?

2.-¿Cómo lo descubrieron?

3.- ¿Por qué es relevante para la Astrofísica?

4.-¿Qué viene luego de esto?